如何正確設(shè)置頻譜儀帶寬

在測量一些CATV系統(tǒng)指標中，常常要用到頻譜儀，為了使測量結(jié)果準確，在頻譜儀的使用上常涉及到一個分辨帶寬設(shè)置的問題。要弄清這個問題，得要知道一些頻譜儀的基本原理。圖1是頻譜儀的基本原理框圖。圖中的中頻頻率(輸入信號通過與本振信號的和頻或差頻產(chǎn)生)，本振受斜波發(fā)生器的控制，在斜波發(fā)生器的控制下，本振頻率將從低到高的線性變化。這樣在顯示時，斜波發(fā)生器產(chǎn)生的斜波電壓加到顯示器的X軸上，檢波器輸出經(jīng)低通濾波器后接到Y(jié)軸上，當斜波發(fā)生器對本振頻率進行掃描時顯示器上將自動繪出輸入信號的頻譜。檢波器輸出端的低通濾波器稱為視頻濾波器，用在分析掃描時對響應(yīng)進行平滑。

1、分辨帶寬

在頻譜分析儀中，頻率分辨率是一個非常重要的概念，它是由中頻濾波器的帶寬所確定的，這個帶寬決定了儀器的分辨帶寬。例如，濾波器的帶寬是100KHZ。那么譜線頻率就有100KHZ的不定性，也即在一個濾波器的帶寬頻率范圍內(nèi)，出現(xiàn)了兩條譜線的話，則儀器不能檢出這兩條譜線，而只顯示一條譜線，此時儀器所反映的譜線電平(功率)是這兩條譜線的電平功率的疊加。因此會出現(xiàn)測量誤差。所以，對于兩條緊密相關(guān)的譜線，其分辨力取決于濾波器的帶寬。

我們以測量載波電平為例，對儀器的分辨帶寬設(shè)置加以比較，圖2是分辨帶寬分別是(由下到上)30KHZ、300KHZ、3MHZ的頻譜曲線(輸入為單個載波信號)，在設(shè)置分辨帶寬時，我們考慮的是儀器是否能充分響應(yīng)輸入信號時有足夠的帶寬，正確的方法是展寬濾波器的帶寬，當在屏幕上觀察到信號載波幅度不再增加時，就表示中頻濾波器對輸入信號的響應(yīng)已有足夠的帶寬了。在圖中我們看到，當分辨帶寬在300KHZ到3MHZ變化時，顯示的信號幅度沒有變化，這就可以認為300KHZ帶寬已經(jīng)足夠了。另外，分辨帶寬在300KHZ和3MHZ之間設(shè)置時，對于單個載波情況下的信號幅度沒有變化，但是在實際測量CATV系統(tǒng)圖象載波電平時卻不能將分辨帶寬設(shè)為3MHZ，這是因為在實際中圖象載波附近存在相鄰頻道的伴音載波(相距1.5MHZ)，3MHZ帶寬則不能把相鄰伴音載波的能量濾掉，這樣相鄰伴音載波的能量會加到正在測量的圖象載波上，使測到的電平值比實際的高。

2、視頻濾波器

在圖1中的檢波器之后的濾波器稱為檢波濾波器又叫視頻濾波器，它是一個低通濾波器，它的作用可以減少檢波器輸出的噪聲變化，揭示一些已被掩蓋且接近本底噪聲的信號，如果是測量噪聲功率，它還有助于穩(wěn)定測量。

檢波器輸出端往往存在直流分量和交流分量，直流分量代表著中頻帶寬內(nèi)存在的能量，所以通過視頻濾波器可達到提取直流分量去除一些交流分量，這樣能給出更穩(wěn)定的無噪聲輸出。圖3是不同視頻帶寬下，檢波器輸出的信號圖，圖3a采用寬帶視頻濾波器，圖3b采用窄帶視頻濾波器，由圖中可看出，采用寬帶濾波器時噪聲的波動較大，采用窄帶濾波器時波動顯著減少，兩者的噪聲平均值卻一樣，也就是說濾波器不會降低平均噪聲電平，但能減少噪聲的峰值電平。因而能暴露出用較寬視頻濾波器不能看到的低電平信號。但在某些情況下，如分析一些特殊的噪聲信號時，我們則需要較寬的視頻濾波器帶寬，以便觀察和分析，所以我們可根據(jù)不同的情況來設(shè)置視頻濾波器的帶寬。

視頻濾波器的帶寬和分辨帶寬的關(guān)系是：檢波前的噪聲可以通過較窄的分辨帶寬來降低，從而降低檢波器的噪聲輸出電平;檢波后的噪聲則通過窄帶視頻濾波器來平滑減少噪聲波動，但不能降低噪聲的平均功率電平。